Membrana Celular e suas propriedades

Composio das membranas celulares

A membrana celular (tambm chamada membrana plasmtica), que envolve a

clula, uma estrutura fina, flexvel e elstica, de 7,5 a 10 nanmetros de espessura.

composta quase totalmente por uma bicamada lipdica, contendo tambm grande

nmero de molculas de protenas localizadas na periferia ou imersas nos lipdios,

associados ou no a glicoprotenas e glicolpidios.

Bicamada lipdica

A bicamada lipdica um fino filme, formada por uma dupla camada de lipdios

contnua por toda a superfcie da clula. A dupla camada lipdica bsica composta

por:

- Um arcabouo de glicerol fosforilado (cabea)

solvel em gua, ou seja, hidroflica;

- E duas caudas de cidos graxos solvel em

lipdios, ou seja, hidrofbica.

Protenas

Existem dois tipos de protenas da membrana celular:

As protenas integrais atravessam toda a membrana e esto ancoradas

bicamada lipdica por interaes hidrofbicas. Algumas protenas integrais so

http://resumao-e02.blogspot.com.br/2011/07/dinamica-das-membranas.html

Assim, as molculas de fosfolipdios que tm

propriedades hidroflicas e hidrofbicas so

chamadas de anfipticas. http://www.euquerobiologia.com.br/2013/12/

membrana-plasmatica-caracteristicas-e.html

protenas transmembrana, pois entram em contato com o LEC e LIC. Ex: canais inicos,

protenas de transporte (Na+ - K+ ATPase). Outras protenas integrais esto ancoradas

na membrana, mas no a cruzam.

As protenas perifricas esto ancoradas superfcie da membrana e no a

penetram. Ligam-se de modo frouxo entre si, no lado intra ou extracelular da

membrana celular por interaes eletrostticas. As protenas perifricas funcionam

quase sempre como enzimas ou como controladores do transporte de substncias

atravs dos poros da membrana celular.

Carboidratos da Membrana - Glicoclix celular

Os carboidratos na membrana ocorrem, quase invariavelmente, em

combinao com protenas ou lipdios, na forma de glicoprotenas ou glicolipdios.

Estas, por sua vez, podem estar associadas a protenas integrais, a superfcie externa

da membrana celular, respectivamente, ou at mesmo ao ncleo de pequenas

protenas, onde so chamados de proteoglicanos.

Os domnios de carboidratos, ligados superfcie externa da clula, exerce

vrias funes importantes:

(1) Muitos deles tm carga eltrica negativa, resultando numa superfcie

negativamente carregada que repele nions;

(2) O glicoclix de algumas clulas se une ao glicoclix de outras, assim fixando as

clulas umas s outras;

(3) Muitos carboidratos agem como receptores para ligao de hormnios. Ex:

Insulina;

(4) Alguns domnios de carboidratos participam de reaes imunes.

Transportes atravs da membrana celular

O transporte atravs da membrana celular ocorre, tanto diretamente, atravs

da bicamada lipdica, como por meio de protenas, resultando em dois processos

bsicos: difuso ou transporte ativo.

No entanto, algumas diferenas bsicas entre estes tipos de transportes

precisam ser levadas em considerao:

As substncias podem ser transportadas a favor do gradiente eletroqumico

(downhill) ou contra esse gradiente eletroqumico (uphill).

- O transporte downhill ocorre por difuso, tanto simples como facilitada, e no

necessita de aporte de energia metablica.

- O transporte uphill ocorre por transporte ativo, que pode ser primrio e secundrio.

Os transportes ativos primrio e secundrio so distinguidos pela sua fonte de energia.

- No transporte ativo primrio h necessidade de aporte direto de energia metablica;

e no secundrio, ocorre utilizao de aporte indireto de energia metablica.

Os mecanismos de transporte se baseiam na presena ou no de protena

carreadora.

- A difuso simples a nica forma de transporte que no mediada por carreador.

- A difuso facilitada, o transporte ativo primrio e o transporte ativo secundrio

envolvem protenas de membrana integrais e so chamados de transportes mediados

por carreador.

Difuso simples

o movimento cintico das molculas ou dos ons no qual as molculas vo do

meio mais concentrado para o meio menos concentrado, ou seja, a favor do gradiente

de concentrao e pode ocorrer atravs de:

- Espaos intermoleculares da bicamada lipdica, neste caso as substncias que se

difundem atravs dela so lipossolveis, ex: oxignio, nitrognio, dixido de carbono e

lcool. Desta forma, a velocidade de difuso de cada uma dessas substncias atravs

da membrana diretamente proporcional sua lipossolubilidade.

- Ou canais aquosos que penetram por toda a espessura da membrana, por meio de

alguma das grandes protenas transportadoras, porm no h qualquer interao com

as mesmas. Normalmente, as substncias que percorrem este caminho so as

hidrossolveis, ex: gua. Como a molcula de gua pequena, esta atravessa com

grande rapidez as membranas celulares. Todavia, medida que as dimenses das

molculas insolveis a lipdios aumentam, sua velocidade de penetrao diminui

acentuadamente, a exemplo: molcula de ureia.

A intensidade da difuso determinada pela quantidade de substncias

disponveis, pela velocidade do movimento cintico e pelo nmero e tamanho das

aberturas na membrana, pelas quais as molculas e os ons podem se mover.

http://resumosgalois.blogspot.com.br/2009_05_01_archive.html

As protenas canais ou canais aquosos possuem duas caractersticas

importantes:

(1) So altamente seletivas para o transporte de um ou mais ons ou molculas

especficas;

(2) Muitos canais podem ser abertos ou fechados por comportas que so reguladas

por sinais eltricos (Canais dependentes de voltagem. Exemplo na figura abaixo) ou

qumicos que se ligam a protenas do canal (Canais dependentes de ligantes).

Difuso facilitada

tambm conhecida como difuso mediada por transportador, porque a

substncia se difunde atravs da membrana usando uma protena transportadora

especfica para auxiliar. Isto , o transportador facilita a difuso da substncia para o

outro lado. Ex: glicose e a maioria dos aminocidos.

A difuso facilitada difere de modo importante, da difuso simples pelo

seguinte modo:

Difuso simples A velocidade da difuso simples, atravs de um canal aberto,

aumenta em proporo direta concentrao da substncia

difundida.

Difuso facilitada A velocidade da difuso tende a um mximo, que chamado de

Vmx, medida que a concentrao da substncia difundida

aumenta.

http://minhaeducacaofisica.blogspot.com.br/2012/03/membrana-plasmatica-funcoes-e-estrutura.html

http://slideplayer.com.br/slide/40689/

A figura ao lado mostra que,

enquanto a concentrao da

substncia difundida aumenta,

a intensidade da difuso

simples continua a aumentar

proporcionalmente, mas na

difuso facilitada a velocidade

de difuso no pode aumentar

acima do nvel do Vmx.

Para compreendermos este questionamento, segue a figura abaixo:

Essa ilustrao mostra a

protena transportadora com poro

suficientemente grande para

transportar a molcula especfica

por parte de seu trajeto. Mostra

tambm um receptor de ligao

na parte interna da protena

transportadora. A molcula a ser

transportada entra no poro e se

liga. Ento, em frao de segundos,

ocorre alterao conformacional

ou qumica na protena

transportadora, de forma que o

poro agora se abre para o lado

oposto da membrana.

Em razo da ligao do receptor ser fraca, a movimentao trmica da molcula ligada

faz com que esta se separe e seja liberada no lado oposto da membrana. A velocidade com

que molculas podem ser transportadas por esse mecanismo nunca pode ser maior do que a

velocidade com que a molcula de protena transportadora pode se alterar entre suas duas

conformaes.

Transporte Ativo

o transporte de substncias contra seu gradiente de concentrao, podendo

ocorrer do meio menos concentrado para o mais concentrado. Esse fato requer gasto

de energia - ATP e protenas integrais que funcionam de modo distinto das de difuso

facilitada, pois so capazes de transferir energia para a substncia transportada para

mov-la contra o gradiente eletroqumico. Estas protenas transportadoras so

chamadas de bombas.

As substncias envolvidas nesse tipo de transporte geralmente so ons que

devem ser controlados de maneira intermitente, como o caso de ons sdio (Na+),

potssio (K+), clcio (Ca2+), hidrognio (H+), cloreto (Cl-), dentre outros.

Uma dvida...

Ento, o que limita a

velocidade da difuso

facilitada?

http://www.todaletra.com.br/cat/sem-categoria/

O transporte ativo dividido em dois tipos de acordo com a fonte de energia

usada para causar o transporte: o transporte ativo primrio e o transporte ativo

secundrio.

Transporte Ativo Primrio: a energia derivada diretamente da degradao do

trifosfato de adenosina (ATP) ou de qualquer outro composto de fosfato com alta

energia. Exemplo: Bomba de Na+-K+ ATPase.

A bomba Na+-K+ ATPase est presente nas membranas de todas as clulas. Ela

bombeia Na+ do LIC para o LEC e K+ do LEC para o LIC. Casa on se move contra seu

respectivo gradiente de concentrao. E desse modo, para cada trs ons Na+

bombeados para fora da clula, dois ons K+ so bombeados para seu interior.

Essa bomba a responsvel pela manuteno das diferenas de concentrao

entre o sdio e o potssio atravs da membrana celular, bem como pelo

estabelecimento da voltagem eltrica negativa dentro das clulas. Sendo tambm

considerada a base para a funo nervosa, transmitindo sinais nervosos por todo o

sistema nervoso.

Transporte Ativo Secundrio: a energia derivada secundariamente da energia

armazenada na forma de diferentes concentraes inicas de substncias

moleculares secundrias ou inicas entre os dois lados da membrana celular, gerada

originariamente por transporte ativo primrio. Pode ser: co-transporte (simporte) ou

contratransporte (antiporte ou troca).

Co-transporte: ocorre quando todos os solutos so

transportados no mesmo sentido atravs da membrana celular.

Quando o sdio transportado para o LEC por transporte ativo

primrio, em geral cria-se um amplo gradiente de concentrao

desses ons; formando, desse modo, um reservatrio de energia

http://maxaug.blogspot.com.br/2013_04_01_archive.html

http://slideplayer.es/slide/1030822/

que sempre tentar difundir o sdio em excesso fora da clula para o LIC. Sob

condies apropriadas, essa energia da difuso do sdio pode empurrar outras

substncias junto ao sdio, atravs da membrana celular por meio de protena

transportadora. O co-transporte est envolvido em vrios processos fisiolgicos

relevantes, particularmente no epitlio absortivo do intestino delgado e do tbulo

renal. Por exemplo, os co-transportes de Na+- glicose e de Na+ -

aminocido.

Contratransporte: ocorre quando os solutos se movem em sentidos

opostos atravs da membrana celular. O Na+ se move para o LIC por meio

do carreador a favor de seu gradiente eletroqumico; os solutos que so

contratransportados ou trocados pelo Na+ se movem para o LEC. Ex:

Contratransporte de Na+- Ca+2 e de Na+- H+.

Osmose

um tipo de transporte passivo onde ocorre o fluxo de gua atravs de uma

membrana semipermevel, devido a diferenas das concentraes de solutos. As

diferenas de concentrao de solutos impermeveis estabelecem diferenas de

presso osmtica (a presso na qual a gua forada a atravessar a membrana), e essa

diferena faz a gua fluir por osmose.

A osmose da gua no a difuso da gua: a osmose ocorre devido diferena

de presso, enquanto a difuso ocorre devido diferena de concentrao (ou

atividade) da gua.

A osmose no influenciada pela natureza do soluto, mas pelo n de partculas:

- Quando duas solues contm a mesma quantidade de partculas por unidade de

volume, mesmo que no sejam do mesmo tipo, exercem a mesma presso osmtica,

por isso so chamadas Isotnicas.

- Quando se comparam solues de concentraes diferentes, a que possui mais

soluto e, portanto, maior presso osmtica chamada hipertnica, e a de menor

concentrao de soluto e menor presso osmtica hipotnica.

http://slideplayer.es/slide/1030822/

http://sesi.webensino.com.br/sistema/webensino/aulas/repository_data//SESIeduca/ENS_MED/ENS_MED_F01_BIO/037_BIO_ENS_ME

D_01_04/desafios_do_percurso.html

Isotnica Hipotnica Hipertnica

Esquematizado...

COMPOSIO DAS MEMBRANAS CELULARES

Bicamada lipdica

Protenas

Carboidratos

TRANSPORTES ATRAVS DA MEMBRANA CELULAR

Difuso simples

Difuso facilitada

Transporte Ativo Primrio

Transporte Ativo Secundrio

Solues

Poro hidroflica (Cabea)

Poro hidrofbica (Cauda)

Molculas

Anfipticas

Integrais

Perifricas

Glicoprotenas

Glicolipdios

Proteoglicanos

Transporte Passivo

Espaos intermoleculares

Canais aquosos ou protena canal

Transporte Ativo

Co-transporte (Simporte)

Contratransporte (Antiporte ou troca)

Osmose

Isotnicas

Hipertnicas

Hipotnicas

Referncias bibliogrficas

GUYTON, Arthur C; HALL, John E. Tratado de fisiologia Mdica. 12 edio.

Elsevier, 2011. Captulo 2 A clula e suas funes. Capitulo 4 O transporte de

substncias atravs das membranas celulares.

COSTANZO, Linda C. Fisiologia. 3 edio. Elsevier, 2007. Capitulo 1 Fisiologia

Celular.